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Adaptation à leffort physique et à altitude… 1 Pr Lotfi ACHOUR 2012-2013 2 éme Année Licence Fondamentale.

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1 Adaptation à leffort physique et à altitude… 1 Pr Lotfi ACHOUR éme Année Licence Fondamentale

2 2 Altitude en mètres Pression atmosphérique en mmHg Pourcentage de dioxygène restant ,188, ,378, , ,464, ,560, , ,453, ,246, ,340, ,435, ,331,1 Effet de laltitude sur la pression et loxygène atmosphérique

3 3 L Environnement en altitude Paramètres atmosphériques Rayonnements UV 4% par 300 m Problème Cutanés/ophtalmiques T de 1°C par 150 m (à lombre). Thermorégulation Humidité avec laltitude Hyper réaction bronchique Patm. avec laltitude de façon exponentielle Stress hypoxique

4 4 Effet de lhypoxie

5 5 La baisse des performances avec laltitude Comment sadapter aux différentes altitudes ? : On peut noter ces règles dor pour le sportif : -ne pas monter trop vite, trop haut, -pour les sommets, monter suffisamment haut pour sacclimater, - ne pas rester trop haut, trop longtemps.

6 Introduction Exercice physique = stress Besoins métaboliques (énergétiques) accrus Augmentation de la consommation dO 2 Adaptations du système respiratoire du système cardiovasculaire du système endocrinien 6 Leffet de leffort physique

7 Consommation dO 2 Au repos: ml/min Activité modérée : 0,3 –1 l/min Activité soutenue : 1 –2 l/min Activité intense : > 2 l/min 7

8 Adaptation endocrinienne à lexercice 8

9 Adaptations endocriniennes à lexercice Le problème: exercice 1- Accumulation de produits métaboliques 2- Mouvements deau entre les différents compartiments Sollicitation du système endocrinien pour maintenir lhoméostasie 9

10 2- La sudation entraîne une diminution du volume plasmatique: hémoconcentration et augmentation de losmolarité 3- Laugmentation de losmolarité sanguine stimule lhypothalamus 4- Lhypothalamus stimule la post-hypophyse 5- La post-hypophyse sécrète lADH (Anti-diuretic hormone) 6- Effet de lADH sur les reins : augmentation de la réabsorption de leau 7- Effet sur la volémie par action sur les sorties et correction de losmolarité 1- Lactivité musculaire déclenche la sudation 10

11 Antéhypophyse GH : hormone de croissance TSH :hormone thyréotrope FSH LH Prolactine ACTH : adrénocorticotrope Anabolisant : stimulation * de la croissance musculaire * activation du métabolisme des lipides (lipolyse) * sécrétion augmentée par lexercice Exercice 11

12 Thyroïde T3 et T4 : contrôle du métabolisme * + synthèse protéique * + taille et nombre des mitochondries * + entrée du Glc dans les cellules * + + glycolyse et de gluconéogénèse * ++ mobilisation des lipides 12

13 Glandes parathyroïde Homéostasie phosphocalcique Parathormone (PTH) Lexercice stimule donc la formation osseuse, -par stimulation de labsorption intestinale du Ca 2+ -par inhibition de lexcrétion urinaire Exercice 13

14 Glandes surrénales Exercice Médulla surrénalienne Adrénaline noradrénaline activité de force de contraction du cœur de la pression artérielle Vasodilatation des vaisseaux musculaires et vasoconstriction des vx cutanés et viscéraux ventilation du niveau métabolique Glycogénolyse (foie et muscle) de la libération de Glc et des AGL 14

15 Glandes surrénales Exercice Cortex surrénalien (corticostéroïdes) Minéralocorticoïdes (aldostérone: réabsorption de Na + et deau) Glucocorticoïdes (régulation de la glycémie, épargne du Glc…) 15

16 de la sensibilité à linsuline (nombre de récepteurs) Chez les sujets entraînés Evolution durant 3h de pédalage Insuline Pancréas endocrine Régulation de la glycémie Sujet entraînés Sujet non entraînés Chute de la glycémie glucagon 16

17 Production des globules rouges (érythropoïèse) contrôlée par lhormone érythropoïétine (EPO) produite par les reins. voir adaptation à laltitude EPO prise illégalement par certains athlètes O 2 au niveau des reins volémie ou du débit sanguin Sécrétion d EPO par les reins Érythropoïèse dans la moelle osseuse 17

18 18 Lénergie nécessaire a la contraction provient, de lhydrolyse de lATP à partir des phosphagénes, mais ne permet que des exercices de courte durée, cest la glycolyse anaérobie et aérobie qui vont assurer lénergie tant que les stocks de glucose et glycogène (hépatique et musculaire) ne sont pas épuisés.

19 19 Lors dexercices de plus longue durée, et pour épargner les stocks de glycogène, ce sont les lipides qui vont être sollicités. Au cours dun exercice, lénergie provient donc de la glycolyse en premier, puis de la glycogénolyse, puis de la lipolyse, et enfin de la néoglucogenèse. Les hormones qui interviennent donc au niveau du foie pour augmenter la glycogénolyse et la néoglucogenèse de façon à maintenir une glycémie normale malgré la captation de glucose par les muscles ; elles interviennent aussi au niveau de la lipolyse (cellules adipeuses) pour augmenter la captation des AGL et leur utilisation.

20 Adaptation circulatoire À leffort physique 20

21 Ladaptation à leffort du système cardio- vasculaire consiste en une augmentation du débit cardiaque et en une variation de la distribution de la circulation. 1- Mécanismes neurovégétatifs « généraux » 2- Mécanismes régulateurs « locaux » 21

22 1- Mécanismes neurovégétatifs « généraux » Débit cardiaque passe de 5L/ min à 25 L/min Zones de lhypothalamus Cortex SNA Système parasympathique Système orthosympathique Activité augmentéeActivité atténuée Activité cardiaque et vasculaire Tronc cérébral 22

23 AV Débit cardiaque = Fréquence cardiaque (Fc) x Volume d Ejection (VE) débit normal au repos : 5L/min Fc= 72bpm et VE = 70ml F parasympathiques (nerf X) F sympathiques Fc vitesse de conduction (AV) de la contractilité au niveau atrial vitesse de conduction (AV) de la contractilité au niveau atrial et ventriculaire 23

24 2- Mécanismes régulateurs « locaux » Redistribution de la circulation 24

25 Régulation respiratoire durant lexercice physique 25

26 Bulbe générateur de rythme Augmentation du rythme durant lexercice Stimulation des M respiratoires 26

27 Réponse ventilatoire selon lintensité de lexercice 5 min dexercice 27

28 Ventilation et variation des Pressions Partielles dO 2 et de CO 2 28

29 Adaptation de lorganisme à laltitude 29

30 30 L'altitude se traduit par une baisse de la pression atmosphérique (en millibars ou en millimètre de mercure); plus on monte, plus la pression baisse; par exemple à 0 m d'altitude elle est de 760 mmHg, alors qu'à 4808 m elle est de mmHg et à 8846 m de mmHg. La pression à une certaine altitude diffère selon le climat et la saison: la pression est plus élevée en été qu'en hiver (c'est dû à la température). L'altitude se traduit aussi par la baisse de la pression d'O2 dans l'air ambiant : il y a toujours 21% d'O2 mais la quantité d'O2 baisse, car la pression atmosphérique baisse ; en altitude la température baisse aussi, jusqu'à plus de 40°C en dessous de zéro à plus de 8000 m d'altitude. Qu'est-ce Que L'altitude ?

31 La fréquence cardiaque augmente-t-elle au repos en fonction de laltitude? Adaptation de lorganisme à laltitude La fréquence cardiaque a-t-elle un retour à la normale à la fin du séjour? 31

32 32 Chez l'homme, l'altitude agit surtout sur l'organisme par - la diminution de la pression partielle de l'oxygène dans l'air inspiré, - la diminution de l'air totale, - l'abaissement de la température. Il s'en suit une hyperventilation, c'est à dire une augmentation de la respiration, une tachycardie, augmentation de fréquence cardiaque, et une augmentation du nombre de globules rouges dans le sang (polyglobulie), à cause de l'hypoxie. Les effets de l'altitude sur l'homme

33 33 La diminution de la pression d'oxygène dans l'air inspiré en altitude est compensée, à court terme, par l'augmentation des rythmes cardiaque et respiratoire et la rétention des fluides dans le corps, à long terme, par une redistribution sanguine, augmentation considérable du nombre de globules rouges permettant le transport d'oxygène par le sang, des modifications intracellulaires mal connues permettant aux cellules de s'adapter. Au-delà de m environ, la compensation ne permet plus la survie permanente : on observe progressivement une perte des poids avec fonte musculaire, disparition de l'appétit, insomnies, maux de tête, nausées, œdème pulmonaire ou cérébral, perte de conscience. Modifications physiologiques

34 Laltitude entraîne un changement dans le fonctionnement de lorganisme, au niveau cardiaque. Cela correspond bien à une adaptation de lorganisme suite à un changement de milieu. Cela permet de compenser le manque de dioxygéne qui accompagne laugmentation daltitude. Laltitude modifie la fréquence cardiaque au repos en haute altitude et à la fin du séjour la fréquence cardiaque retourne à la normale. Chaque fois que laltitude augmente la fréquence cardiaque augmente. 34

35 FIN 35

36 36 A cœur ouvert... le myocarde DroiteGauche O.D. O.G. V.D. V.G. Veine cave sup. Veine cave inf. Veines pulmonaires Artères pulmonaires Artère aorte et ramifications Valvules

37 37 Cœur divisé en 4 cavités Oreillettes droite et gauche Ventricules droit et gauche Le cœur droit est complètement séparé du cœur gauche

38 38 Les orifices de communications entre les oreillettes et les ventricules, à savoir orifice tricuspide à droite et orifice bicuspide à gauche sont munis de valvules. Il existe un troisième type de valvule à la sortie des ventricules, dites valvules sigmoïdes, à la naissance de laorte (VG) et de lartère pulmonaire (VD). Valvule cardiaque

39 Les cellules cardionectrices génèrent spontanément des potentiels daction qui se propagent à toutes les cellules du cœur.

40 40 Circulation dans le coeur POUMONS O2O2 CO 2 Artères pulmonaires O. gauche V. gauche Veines pulmonaires Aorte Artères O. droiteV. droit TISSUS Veines Veines caves

41 41 Innervation extrinsèque du coeur Influx sympa (centre cardioaccélérateur) augmentation de la fréquence et de la force des contractions Influx para (centre cardio- inhibiteur) baisse de la fréquence et de la force des contractions

42 42 Schéma général de la circulation Circulation systémique Circulation pulmonaire Cœur droit Cœur gauche

43 43 Variations de pression détectées par des récepteurs nerveux situés dans les carotides et laorte : les barorécepteurs. Les barorécepteurs envoient des influx nerveux au centre cardiovasculaire, centre nerveux du tronc cérébral qui contrôle la pression.

44 44 Anatomie: situation

45 45 Chaque poumon est recouvert de la plèvre Chaque poumon est recouvert de la plèvre Feuillet viscéral Feuillet viscéral Feuillet pariétal Feuillet pariétal Cavité pleurale Cavité pleurale Poumon et Plèvre

46 46 Espace intra pleurale - Pression intra pleurale = - 5 mm Hg / pression atmosphérique - Mince couche de liquide intra pleurale Épanchement dair dans la cavité pleurale = Pneumothorax Épanchement air sang = Hémothorax Épanchement liquide air = Pleurésie

47 47 Lappareil respiratoire ou lappareil de ventilation pulmonaire

48 48 Du nez aux bronchioles Du nez aux bronchioles Nez, cavité nasale Nez, cavité nasale Pharynx, Larynx Pharynx, Larynx Trachée Trachée Bronches Bronchioles Bronches Bronchioles Fonctions: Fonctions: Acheminer lair Acheminer lair Filtrer lair Filtrer lair Réchauffer lair Réchauffer lair Humidifier lair Humidifier lair Zone de conduction

49 49 Zone respiratoire

50 50 Zone respiratoire Zone respiratoire Fonctions: Echanges gazeux Fonctions: Echanges gazeux Bronchioles terminales Bronchioles terminales Alvéoles et sacs alvéolaires Alvéoles et sacs alvéolaires 3 couches constituent la MAC: 3 couches constituent la MAC: Membrane alvéolo-capillaire Membrane alvéolo-capillaire La mb alvéolaire La mb alvéolaire Paroi capillaire Paroi capillaire Lame basale Lame basale

51 51 Volumes d'air échangés lors d'une respiration normale, d'une inspiration forcée et d'une expiration forcée réserve inspiratoire (3 L) capacité vitale (5 L) volume pulmonaire total (6 L) volume courant = volume renouvelé (0,35 L) + espace mort contenu aux niveau des voies aériennes (0,15 L) (0,5 L) réserve expiratoire (1,5 L) Volume résiduel (1 L) Volumes respiratoires

52 52 Phase inspiratoire Contraction des m. insp. ( Diaphragme + Intercostaux ext.) Diaphragme + Intercostaux ext.)Diaphragme + Intercostaux ext.) Volume cage thoracique Volume cage thoracique Volume pulmonaire Volume pulmonaire pression intraalvéolaire (p alvéolaire < p atm ) pression intraalvéolaire (p alvéolaire < p atm ) Ecoulement de lair des zones de hautes p (envir) vers zone basses p (poumons) 500ml, Volume courant (V c ) 500ml, Volume courant (V c ) Si inspiration forcée: Contraction volontaire (MI) Contraction volontaire (MI)

53 53 Phase expiratoire Relâchement des muscles inspiratoires Volume alvéolaire (élasticité pulmonaire) Volume alvéolaire (élasticité pulmonaire) pression intrapulmonaire (palvéolaire > patm ) pression intrapulmonaire (palvéolaire > patm ) Ecoulement de lair hors des poumons phénomène passif phénomène passif Sauf si expiration forcée: Abdominaux, Intercostaux Int

54 54 Régulation de la ventilation au repos Au repos, Ventilation minute = 6 l.mn -1 Au repos, Ventilation minute = 6 l.mn -1 Ventilation mn = Vc x Fr Vc: Volume courant, 0,5 l Fr: Fréquence respiratoire, 12 AmplituderespiratoireRythmerespiratoire Centres respiratoires Du bulbe rachidien et pont

55 55 Générateur de rythme bulbe Régulation de la respiration Mécanorécepteurs Chémorécepteurs pO 2, pCO 2 et pH


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